盧永勇

(中國長江航運集團(tuán)金陵船廠，江蘇 南京 210015)

低壓CO2滅火系統(tǒng)的應(yīng)用

盧永勇

(中國長江航運集團(tuán)金陵船廠，江蘇 南京 210015)

介紹了低壓CO2滅火系統(tǒng)的系統(tǒng)組成、日常維護(hù)，分析了低壓CO2滅火系統(tǒng)的控制原理,該系統(tǒng)只需手動操作釋放閥箱內(nèi)的閥1和閥2,其余操作自動完成。和高壓CO2系統(tǒng)比較發(fā)現(xiàn)，低壓CO2系統(tǒng)具有占地面積小，罐內(nèi)壓力低，安全性高，操作簡單等優(yōu)點。經(jīng)多艘滾裝船上應(yīng)用證明，低壓CO2系統(tǒng)節(jié)省占地面積效果明顯，消防功能與高壓CO2系統(tǒng)相同。

低壓CO2；滅火系統(tǒng)；冷卻系統(tǒng)

0 引言

常溫下，高壓CO2系統(tǒng)的儲存壓力為15 MPa。而低壓CO2系統(tǒng)儲存的壓力值相對較低，在容器溫度為-18 ℃時，其壓力值為2.1 MPa，為液態(tài)。雖然不同的溫度與壓力組合可使CO2氣體達(dá)到液態(tài)，但-18 ℃和-2.1 MPa溫度壓力組合是基于理論和經(jīng)驗的累積。此溫度和壓力值適中，最適合對介質(zhì)狀態(tài)的控制，能達(dá)到最佳釋放效果。由于低壓CO2系統(tǒng)具有高壓系統(tǒng)不可比的優(yōu)點，故在部分高端船型上得到應(yīng)用。

1 低壓CO2系統(tǒng)組成

低壓CO2系統(tǒng)是船舶配備的固定式滅火系統(tǒng)之一，由一個大型罐體容器、釋放閥箱、先導(dǎo)管路、釋放管路、眾多的噴嘴、充裝管路、各種控制閥件/儀表，監(jiān)測與報警、電氣控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等組成。罐體表面設(shè)隔熱絕緣，罐體及其上附件、控制箱以及冷卻系統(tǒng)通常做成單元式，方便船廠安裝。低壓CO2系統(tǒng)單元示意圖-正視圖如圖1所示。

圖1 低壓CO2系統(tǒng)示意圖-正視圖

2 低壓CO2系統(tǒng)的使用與控制

2.1系統(tǒng)的使用與控制、圖2為低壓CO2系統(tǒng)原理圖。為了便于介紹和理解，圖紙做了簡化，去掉了分油機(jī)室、油漆間等。

低壓CO2系統(tǒng)的使用方式比高壓CO2系統(tǒng)簡單。通過手動操作釋放閥箱內(nèi)的閥1和閥2可完成人工操作，其余操作全由系統(tǒng)內(nèi)部自動完成，不像高壓系統(tǒng)那樣需要人工操作主釋放閥。釋放閥箱除放在CO2室內(nèi)，還布置在消防控制站，另配的單獨針對機(jī)艙區(qū)域的釋放閥箱則放在機(jī)艙入口處附近。

低壓CO2內(nèi)部控制系統(tǒng)遠(yuǎn)比高壓CO2系統(tǒng)復(fù)雜。下面以機(jī)艙區(qū)域的釋放為例作簡要介紹，其他區(qū)域的釋放操作與機(jī)艙釋放相同。

圖2 低壓CO2系統(tǒng)原理圖

(1)開啟閥1和閥2，箱內(nèi)的高壓先導(dǎo)氣體經(jīng)過箱內(nèi)的閥1→梭閥1→閥組1→先導(dǎo)閥執(zhí)行氣缸，控制主先導(dǎo)閥的開啟。主先導(dǎo)閥被打開后，將來自罐體的CO2氣體分為2路。第1路由延時氣瓶→機(jī)艙釋放閥先導(dǎo)閥(處開啟狀態(tài)時)→機(jī)艙釋放閥的2位4通閥，通過控制執(zhí)行氣缸來控制機(jī)艙釋放閥的開啟；第2路過單向閥后分2支路，一支路由單向閥→主釋放閥先導(dǎo)電磁閥(處開啟狀態(tài)時)→主釋放閥執(zhí)行氣缸，控制主釋放閥的開啟，同時另一支路至機(jī)艙釋放閥的執(zhí)行氣缸(經(jīng)過并受控于其上的2位4通閥)來控制機(jī)艙釋放閥的開啟。

(2)與上述的流程同步，機(jī)艙釋放箱內(nèi)的高壓先導(dǎo)氣體經(jīng)過箱內(nèi)的閥2→梭閥2→打開機(jī)艙釋放閥先導(dǎo)閥，使上述第1路的氣體能通過機(jī)艙釋放閥先導(dǎo)閥，以實現(xiàn)開啟機(jī)艙釋放閥，向機(jī)艙釋放CO2。

2.22點說明

(1)圖中主釋放閥先導(dǎo)電磁閥是通過電控箱的電訊號來打開的，其初始信號來自機(jī)艙釋放閥箱打開時；當(dāng)失電時也可以通過在CO2室打開應(yīng)急手動閥，使用氣控來開啟此先導(dǎo)電磁閥。這樣，CO2罐體至機(jī)艙的管路暢通，CO2釋放至機(jī)艙，完成釋放操作。當(dāng)需要補(bǔ)充釋放時，可通過再釋放控制面板來實施。

(2)通常釋放位置是在消防控制站來對全船所有被保護(hù)區(qū)域釋放CO2。對于機(jī)艙區(qū)域，還可以在機(jī)艙出口處釋放，以節(jié)省時間。另外，除了消防控制站，也可在CO2室內(nèi)通過手動操作主先導(dǎo)閥、應(yīng)急手動閥、以及被保護(hù)區(qū)域的釋放閥的先導(dǎo)閥，這些閥上設(shè)有執(zhí)行氣缸操作手柄。

3 低壓CO2系統(tǒng)的維護(hù)

CO2儲存在罐體內(nèi)，沖裝率為95%，裝有可視液位計和壓力表、溫度表及傳感器等。罐體上設(shè)有2只安全閥，當(dāng)罐體內(nèi)壓力超過2.45 MPa時自動開啟排除氣體至大氣，保護(hù)罐體壓力在安全范圍內(nèi)。

主管路釋放CO2后，里面充滿CO2，需用外接的壓縮空氣來吹除；先導(dǎo)管及主管路內(nèi)的高壓氣體可通過相應(yīng)的手動泄壓閥來泄壓。

CO2罐體的排氣接頭及充裝接頭通常布置在左右兩舷。外來裝置如槽車通過充裝接頭對罐體供液態(tài)CO2，充裝率為95%。充裝前必須對罐體降溫以降低內(nèi)部氣壓，充裝時打開平衡閥來控制好內(nèi)部壓力，以免低溫下結(jié)干冰或內(nèi)部壓力上升導(dǎo)致充裝速度過低，充裝結(jié)束后關(guān)閉平衡閥。冷卻系統(tǒng)必須持續(xù)運行，以維持低溫低壓。

4 冷卻系統(tǒng)

冷卻系統(tǒng)包含壓縮機(jī)組、管路和控制系統(tǒng)，與罐體一起做成單元式，罐體的冷卻介質(zhì)通常為氟里昂；壓縮機(jī)組可通過淡水或海水冷卻，用以帶走氟利昂系統(tǒng)的熱量。整個冷卻系統(tǒng)的組成與常用的空調(diào)或冷藏系統(tǒng)類似，原理相同。罐體冷卻系統(tǒng)原理圖如圖3所示。

圖3 罐體冷卻系統(tǒng)原理圖

5 低壓CO2系統(tǒng)的特點

5.1優(yōu)點

與高壓系統(tǒng)相比，低壓系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：

(1)占地面積小。低壓CO2系統(tǒng)占地面積是高壓CO2系統(tǒng)的1/3，其容積利用率高達(dá)95%。

(2)罐內(nèi)壓力低，安全性高。

(3)操作簡單；釋放過程可以隨時中止，可多次釋放，可作實效試驗。而高壓CO2系統(tǒng)一旦釋放無法停止。

(4)單元式設(shè)備，安裝方便。

(5)可隨時觀察液位，檢查有無泄漏，降低了人員勞動強(qiáng)度。高壓CO2系統(tǒng)則要以稱瓶重檢查。

(6)整體重量輕于高壓系統(tǒng)，一個罐體替代了眾多的高壓鋼瓶。

5.2缺點

目前低壓CO2滅火系統(tǒng)使用范圍不如高壓CO2系統(tǒng)；需配冷卻系統(tǒng)，一旦罐體充液需全時運行；系統(tǒng)內(nèi)部控制復(fù)雜。

6 結(jié)語

低壓CO2系統(tǒng)由于具有占地面積小等優(yōu)點，特別適合對CO2需求量大而儲存空間小的船舶，所以在滾裝船上得到應(yīng)用。如金陵船廠建造的8 050、10 300、11 300、10 500 DWT等滾裝船，其單船的CO2需求量均在20多t以上，而CO2室占地面積卻只有60～70 m2，節(jié)省面積效果十分顯著，且滿足船舶的消防功能。

2014-03-22

盧永勇(1973-)，男，工程師，從事輪機(jī)專業(yè)。

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